(57)【要約】【課題】  いかなるレイヤーにおいても最適とする露光精度を自動（或いは手動）選択可能であり、必要とする露光制御精度を維持しつつ、常に露光装置の生産能力を最大限に発揮させることを目的とする。【解決手段】  レイヤーごとに必要な露光量制御精度を設定できるようにして、露光時間や像面照度は、必要な露光量制御精度を維持しつつ、最大の生産性が得られるように、各パラメータを自動選択するようにする。その設定はコンソール部から簡単に行え、ユーザーの優先したい露光方法に合わせてクリティカルな露光動作を行えるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を発生する光源と、前記光源への投入電力を可変する電力可変手段と、前記光源からの光束でマスクの所定領域を照明する照明光学系と、前記照明光の照射・非照射を制御する手段と、前記マスク上のパターンを感光基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置において、前記感光基板の各レイヤーの最適な必要露光量精度値から最適な各条件を自動設定することを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
光源は、水銀ランプ又はパルス光源であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記各条件はコンソール画面より設定可能となることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイス等を製造するためのリソグラフィー工程で使用される投影露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の生産性向上の要求は益々高くなっており、半導体素子製造のリソグラフィー工程に用いられる投影露光装置の生産性向上の要求も高まっている。
【０００３】
リソグラフィー工程とは、半導体素子となる基板上に所望の回路パターンを転写する工程のことであり、投影露光装置とは、レチクルに描画された回路パターンを感光剤の塗布された基板上に投影露光する装置である。
【０００４】
基板上における積算露光量は、連続光を光源とした露光装置では基板上に照射される露光光の照度（像面照度）に対する露光時間の積分値であり、この量を正確に制御できれば精度良く露光できることになる。この積算値は図２に示すような台形状の面積になる。横軸は露光開始からの時間、縦軸は像面照度を示している。図２に示すように露光開始からシャッタが徐々に開いていくにつれ像面照度は右上がりに大きくなり、シャッタが完全に開いた瞬間から照度は一定の値を保つ。その後所定の時間が経過した後にシャッタを閉じるが、シャッタの動きに合わせて像面照度は右下がりに小さくなり、シャッタが完全に閉じた瞬間に像面照度はゼロになる。このように、右上がりの部分および右下がりの部分はシャッタの開駆動もしくは閉駆動に要する時間で、この傾きはメカ駆動特有のばらつきを持ち誤差無く制御することは困難である。
【０００５】
そのため、従来露光では図３のような高照度による短時間露光は、露光時間全体に対するシャッタ開駆動（閉駆動）時間の相対的割合が大きくなり精度が悪くなるために避けられてきた。つまり、露光時間と露光量制御精度は反比例の関係にあるといえる。
【０００６】
同様にパルス光を光源とした露光装置での積算露光量は図６及び図７に示すように基板上に達するパルスエネルギーとパルス数の積分値となり、この露光時間と露光量制御精度の関係はトレードオフの関係となる。露光精度を重視するなら露光時にパルスエネルギーを落としてパルス数を増やし露光を行い、露光時間を重視するならパルスエネルギーを増やしパルス数を減らして短時間で露光を行う。
【０００７】
クリティカルなレイヤーの製造プロセスでは、露光時間を短縮化すると露光量制御精度が悪化するので、生産性向上には限界がある。しかしこれを換言すると、ラフなレイヤープロセスでは近年開発が進んでいる高感度レジストを使用して、露光量制御精度を実際に必要な数値まで落とし、その精度を満たす最小露光時間で露光動作を行えば、常に最大の生産性で露光装置を稼動させることができる。
【特許文献１】特開平２−１７７３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の露光装置では規定の露光量制御精度内に収まるように露光対象レイヤーもしくは露光装置ごとに最小露光時間を設定していた。たとえば、照度が高く、その為に実際の露光時間が最小露光時間を割ってしまうときには、事前に照度を落とすようにエラーメッセージを表示させていた。よって、対象レイヤー（露光量制御精度の必要値）に応じて、最小露光時間を設定し直す必要があり、光源能力を最大限に使うことができなかった。さらにこの場合の露光量制御精度とは、選択性が無く製品種によってはオーバースペックとなる無駄も生ずる。
【０００９】
本発明は係る問題を鑑みて成されたものであり、いかなるレイヤーにおいても最適とする露光精度を自動（或いは手動）選択可能であり、必要とする露光制御精度を維持しつつ、常に露光装置の生産能力を最大限に発揮させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
レイヤーごとに必要な露光量制御精度を設定できるようにして、露光時間や像面照度は、必要な露光量制御精度を維持しつつ、最大の生産性が得られるように、各パラメータを自動選択するようにする。その設定はコンソール部から簡単に行え、ユーザーの優先したい露光方法に合わせてクリティカルな露光動作を行えるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では露光装置の露光量制御精度に応じて露光時間と像面照度が自動的に選択されるので、いかなるレイヤーにおいても必要とする露光量制御精度を維持しつつ、常に露光装置の生産能力を最大限に発揮させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明の特徴を最もよく表す図であり、連続光である水銀ランプを光源とする。楕円鏡２は水銀ランプ１からの光を効率的に収集する。点灯装置３は水銀ランプ１へ電力を供給する。シャッタ４は水銀ランプ１からの露光光の照射及び非照射を制御する。積算露光計５は露光動作中に積算露光量および照度を計測する。ビームスプリッタ６は露光光の一部を取り出し、積算露光計５に入射させる。ミラー７，８は露光光の方向を変える。レチクル９には転写パターンが描かれ、投影レンズ１０は転写パターンを投影露光する。基板ステージ１２は基板１１を搭載し位置決めする。照度計１３は基板ステージ上の照度を計測する。露光制御系１４は照明モードの切換えを行い、また、シャッタ４の駆動、積算露光計５および照度計１３による照度及び積算露光計測、点灯装置３によるランプ投入電力制御も行う。主制御系１５は露光量制御系１４に指令を与える。
【００１４】
上記露光装置を用いて水銀ランプ１の露光光を楕円鏡２にて集光し、シャッタ４にて露光光の制御を行い、その露光光はレチクル１０の像を基板ステージ１２上の基板１１に焼き付ける。露光時の露光光の制御自体は積算露光計５によって測定され、そこで得られたランプ照度などを最適値に主制御系１５が露光制御系１４を用いて調整を行う。この場合、露光量制御精度は固定している。
【００１５】
それゆえ、露光量制御精度を設定可能とするためには以下に示す工程が必要となる。
【００１６】
（１）露光量制御精度から生産性最大となる露光時間（最小露光時間）を求める。
【００１７】
図４に示すように露光量制御精度と露光時間は反比例の関係となるが、露光制御系１４が事前計測により条件出しを行う。
【００１８】
（２）ランプ電力と像面照度の関係を求める。
【００１９】
図５に示すようにランプ電力と像面照度は比例の関係となるが露光制御系１４が事前計測により条件出しを行う。
【００２０】
（３）露光量制御精度を得ると露光制御系１４は（１）より露光時間を算出する。
【００２１】
（４）必要露光量を得ると露光制御系１４は下記の式
露光時間［ｔ］×像面照度［Ｗ／ｍ２］＝露光量［Ｊ／ｍ２］
より像面照度を算出し、（２）より最適なランプ電力を算出する。
【００２２】
（５）（１），（２），（３），（４）で露光制御系１４が算出した各パラメータを用いて上記露光量制御精度を満たし、且最短露光時間で露光動作を行える。
【００２３】
上記により任意の各露光精度に合わせたパラメータを計測し、図８に示すような以下の工程により露光モードを決定し各パラメータをセットして露光に入る。
【００２４】
（６）各レイヤーにより必要露光精度をコンソール部１６から入力する。自動設定も可能。
【００２５】
（７）必要露光精度から精度優先か、スループット優先を選択する。
【００２６】
（８）選択されたモード（精度優先、スループット優先）により自動に（５）までに算出した各パラメータを自動にセットする。
【００２７】
上記の処理を露光制御系１４に行わせることにより、任意の露光制御精度設定が可能となり、各レイヤーで必要とする露光制御精度および最小露光時間での露光動作が実現できる。エキシマ系スキャナーにおいても同様に図９に示すような工程により露光モードを決定し各パラメータをセットして露光に入る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】露光制御系の構成を表す図（連続光を光源とした露光装置）。
【図２】通常の露光時間とウエハ面照度との関係を表す図。
【図３】短時間露光を行った場合の露光時間とウエハ面照度との関係を表す図。
【図４】露光量制御精度と各精度での最短露光時間の関係を表す図。
【図５】像面照度とランプ電力との関係を表す図。
【図６】通常の露光パルス数とパルスエネルギーとの関係を表す図。
【図７】短時間露光を行った場合の露光パルス数とパルスエネルギーとの関係を表す図。
【図８】ｉ線系露光装置での露光モード決定処理をしているフローチャート。
【図９】エキシマ系露光装置での露光モード決定処理をしているフローチャート。
【符号の説明】
【００２９】
１  水銀ランプ
２  楕円鏡
３  点灯装置
４  シャッタ
５  積算露光計
６  ビームスプリッタ
７，８  ミラー
９  レチクル
１０  投影レンズ
１１  基板
１２  基板ステージ
１３  照度計
１４  露光制御系
１５  主制御系
１６  コンソール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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